Основан на площади в «деревянном городе» Тулы, рядом с Тульским кремлём. Точная дата основания неизвестна. Можно предположить, что монастырь построен между 1645 и 1649 годами. Первые упоминания относятся к 1649 1685 годам.

В XVII веке монастырь был обнесён каменной оградой с четырьмя каменными башнями. В юго-восточной башне находилась Успенская часовня, в советское время снесена. Древнейший деревянный Успенский храм был уже в XVII веке заменён каменным.

Во второй половине XVIII века Успенская церковь была разобрана. В 1792 году за счёт государственной казны попечением Тульского губернатора Андрея Ивановича Лопухина на её месте построен новый Успенский храм. В 1791 году в монастыре была построена колокольня.

Примерно в 1830—1845 годах на месте обветшавшего храма святителя Николая Чудотворца построен двухэтажный пятикупольный храм Преображения Господня с шестью престолами по проекту архитектора В. Ф. Федосеева.

В 1856 году в монастыре была построена новая колокольня — над северными вратами. На колокольне было семь колоколов, самый большой весил 77 пудов 9 фунтов. Во втором ярусе колокольни была устроена небольшая Знаменская церковь, освящена в 1856 году, которая имела вход из дома настоятельницы.

В 1857 году Успенский храм перестроен. В 1884 году выстроена каменная Никольская часовня в северной стене ограды (не сохранилась), вместо прежней деревянной.

В 1899—1902 годах на месте прежнего Успенского храма по проекту губернского инженера Э. В. Скавронского возведён сохранившийся до нашего времени Успенский собор. В нижнем этаже располагалась трапезная церковь с престолом во имя Марии Магдалины и св. Пантелеимона, в верхнем — три престола во имя Успения Богородицы, иконы Божией Матери «Неопалимая Купина» и преп. Александра Свирского. Храм освящён митрополитом Питирим 24 октября 1902 года.

В 1909 году верхний этаж Успенского собора был расписан художниками школы В. М. Васнецова и М. В. Нестерова. Часть росписей представляет собой повторение фресок Владимирского собора в Киеве. Слева от входа в храм помещена табличка: «Сей святый Соборный храм благоукрасися стенным писанием во едино 1909-е лето, с благословения Преосвященейшаго Парфения епископа Тульскаго и Белевскаго тщанием настоятельницы сего монастыря игумении Магдалины и благотворителей».

В 1910-е годы в монастыре было до 400 насельниц. В 1894 году при монастыре открылась приходская школа.

В конце 1921 года Успенский монастырь закрыт. Были уничтожены Знаменская церковь, колокольня, стены и башни, большинство монастырских корпусов, некрополь. Спасо-Преображенский храм в советское время использовался как склад, потом как здание морской школы, Успенский собор - как хранилище Государственного архива Тульской области.

В 1974 году Спасо-Преображенский храм получил статус архитектурного памятника федерального значения. В 1980-е годы отреставрированы отдельные части фасада Успенского собора. В 1991 году он также получил статус архитектурного памятника федерального значения.

После 1991 года обитель была возвращена Русской Православной Церкви. Храмы Успения Пресвятой Богородицы и Преображения Господня переданы церкви.